2018屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 板塊一 專題突破復(fù)習(xí) 專題一 力與運(yùn)動(dòng) 第三講 力與物體的曲線運(yùn)動(dòng)學(xué)案

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2018屆高考物理二輪復(fù)習(xí) 板塊一 專題突破復(fù)習(xí) 專題一 力與運(yùn)動(dòng) 第三講 力與物體的曲線運(yùn)動(dòng)學(xué)案_第1頁(yè)
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1、 第三講 力與物體的曲線運(yùn)動(dòng) [知識(shí)建構(gòu)] [高考調(diào)研] 1.常規(guī)知識(shí)仍是熱點(diǎn),穩(wěn)中略微變化:2017年全國(guó)卷Ⅰ對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)的考查趨于基礎(chǔ);全國(guó)卷Ⅱ第17題將平拋與圓周結(jié)合在一起考查;第19題有別于往年圓形軌道的分析,考查了橢圓軌道的分析和計(jì)算.全國(guó)卷Ⅲ天體運(yùn)動(dòng)往年??疾椴煌壍老嚓P(guān)量的比較,今年則主要考查同一軌道質(zhì)量變化下相關(guān)量的比較. 2.注重對(duì)學(xué)科能力的考查:《考試說(shuō)明》中對(duì)各種能力進(jìn)行了細(xì)化和例證,在該專題中體現(xiàn)也較為明顯.2017年全國(guó)卷Ⅰ第15題試題較基礎(chǔ),主要考查對(duì)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理解能力;2017年全國(guó)卷Ⅱ第17題涉及二次函數(shù)求極值,考查了應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問(wèn)題的

2、能力等. 3.常用的思想方法:運(yùn)動(dòng)的合成與分解思想、應(yīng)用臨界條件處理臨界問(wèn)題的方法、建立類平拋運(yùn)動(dòng)模型方法、等效代替的思想方法等. [答案] (1)x=v0t、y=gt2、vx=v0、vy=gt (2)合力與速度不共線 (3)運(yùn)動(dòng)的合成與分解 (4)線速度v=、角速度ω=、周期T=、頻率f=、向心加速度a=ω2r=、向心力F=mω2r=m 考向一 運(yùn)動(dòng)的合成與分解 [歸納提煉] 解決運(yùn)動(dòng)的合成與分解的一般思路 1.明確合運(yùn)動(dòng)或分運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)性質(zhì). 2.確定合運(yùn)動(dòng)是在哪兩個(gè)方向上的合成或分解. 3.找出各個(gè)方向上已知的物理量(速度、位移、加速度等). 4.運(yùn)用力與速度的

3、關(guān)系或矢量的運(yùn)算法則進(jìn)行分析求解.  (2017·河北六校聯(lián)考)如圖所示,AB桿以恒定角速度ω繞A點(diǎn)在豎直平面內(nèi)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),并帶動(dòng)套在固定水平桿OC上的小環(huán)M運(yùn)動(dòng),AO間距離為h.運(yùn)動(dòng)開(kāi)始時(shí)AB桿在豎直位置,則經(jīng)過(guò)時(shí)間t(小環(huán)仍套在AB和OC桿上),OM桿水平,此時(shí)小環(huán)M的速度大小為(  ) A. B. C.ωh D.ωhtanωt [解析] 經(jīng)過(guò)時(shí)間t,∠OAB=ωt,則AM的長(zhǎng)度為,則AB桿上與小環(huán)M的接觸點(diǎn)繞A點(diǎn)的線速度v=,將小環(huán)M的速度沿AB桿方向和垂直于AB桿方向分解,垂直于AB桿方向的分速度等于速度v,則小環(huán)M的速度v′==,故A正確. [答案] A

4、(1)常見(jiàn)關(guān)聯(lián)速度分解模型及方法 (2)速度投影定理:兩個(gè)物體在不可伸長(zhǎng)的繩(或桿)的連接下沿不同方向運(yùn)動(dòng),則兩物體沿繩(或桿)方向的分速度相等. [熟練強(qiáng)化] 1.(2017·衡水中學(xué)月考)如圖所示,A、B、C三個(gè)物體用輕繩經(jīng)過(guò)滑輪連接,物體A、B的速度向下,大小均為v,則物體C的速度大小為(  ) A.2vcosθ B.vcosθ C. D. [解析] 將物體C的速度分解,沿左邊繩子方向速度大小等于物體A的速度大小,而沿右邊繩子方向的速度大小等于物體B的速度大小,且繩子在豎直方向的分速度相等,根據(jù)平行四邊形定則,則有vC=,故選項(xiàng)D正確. [答案] D 2.(2

5、017·山西大學(xué)附中期末)如圖所示,懸線一端固定在天花板上的O點(diǎn),另一端穿過(guò)一張CD光盤的中央小孔后拴著一個(gè)橡膠球,橡膠球靜止時(shí),豎直懸線剛好挨著水平桌面的邊緣.現(xiàn)將CD光盤按在桌面上,并沿桌面邊緣以速度v勻速移動(dòng),移動(dòng)過(guò)程中,CD光盤中央小孔始終緊挨桌面邊緣,當(dāng)懸線與豎直方向的夾角為θ時(shí),小球移動(dòng)的速度大小為(  ) A.v B.vsinθ C.vtanθ D. [解析] 小球在水平方向以速度v勻速移動(dòng),在豎直方向向上運(yùn)動(dòng)的速度等于懸線的下半部分收縮的速度.易知懸線收縮的速度為v線=vsinθ,故小球運(yùn)動(dòng)的速度為v,A正確. [答案] A 考向二 平拋運(yùn)動(dòng)和類平拋運(yùn)動(dòng)

6、 [歸納提煉] 研究平拋運(yùn)動(dòng)的常用方法 1.分解速度 設(shè)平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為v0,在空中運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t,則平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向的速度為:vx=v0,在豎直方向的速度為:vy=gt,合速度為:v=,合速度與水平方向夾角θ滿足tanθ=. 2.分解位移 平拋運(yùn)動(dòng)在水平方向的位移為:x=v0t,在豎直方向的位移為:y=gt2,相對(duì)拋出點(diǎn)的位移(合位移)為:s=,合位移與水平方向夾角φ滿足tanφ=. 3.分解加速度 對(duì)于有些問(wèn)題,過(guò)拋出點(diǎn)建立適當(dāng)?shù)闹苯亲鴺?biāo)系,把重力加速度g正交分解為gx、gy,把初速度v0正交分解為vx、vy,然后分別在x、y方向列方程求解,可以避繁就簡(jiǎn),化難為易.  如

7、圖所示,A、B兩質(zhì)點(diǎn)從同一點(diǎn)O分別以相同的水平速度v0沿x軸正方向拋出,A在豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng),落地點(diǎn)為P1,B沿光滑斜面(已知斜面傾角為θ)運(yùn)動(dòng),落地點(diǎn)為P2,P1和P2在同一水平面上,不計(jì)空氣阻力,則下列說(shuō)法中正確的是(  ) A.A、B兩質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同 B.A、B兩質(zhì)點(diǎn)在x軸方向上的位移相同 C.A、B兩質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度大小相同 D.A、B兩質(zhì)點(diǎn)落地時(shí)的速度大小相同 [思路點(diǎn)撥] (1)B質(zhì)點(diǎn)做類平拋運(yùn)動(dòng),加速度大小不是g. (2)落地速度應(yīng)為水平速度與豎直速度的合成. [解析] 對(duì)A、B兩質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分解,由牛頓第二定律可知,A質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度大小a

8、1=g,B質(zhì)點(diǎn)在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度大小a2=gsinθ,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;設(shè)O點(diǎn)與水平面之間的高度差為h,A質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1,B質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t2,則由h=gt可得t1=;由=gsinθ·t可得t2= ,故t1

9、于初速度的特征.此類問(wèn)題的解題思路仍然是平拋運(yùn)動(dòng)的解題思路,即將物體的運(yùn)動(dòng)分解為沿初速度方向上的勻速直線運(yùn)動(dòng)和垂直于初速度方向上的初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng),然后運(yùn)用相關(guān)物理規(guī)律進(jìn)行處理.類平拋運(yùn)動(dòng)模型在帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)問(wèn)題中最為常見(jiàn). [熟練強(qiáng)化] 遷移一 平拋運(yùn)動(dòng)與斜面組合 1.(2017·廣東華南三校聯(lián)考)橫截面為直角三角形的兩個(gè)相同斜面緊靠在一起,固定在水平面上,如圖所示.它們的豎直邊長(zhǎng)都是底邊長(zhǎng)的一半,現(xiàn)有三個(gè)小球從左邊斜面的頂點(diǎn)以不同的初速度向右平拋,最后落在斜面上,其落點(diǎn)分別是a、b、c.下列判斷正確的是(  ) A.圖中三小球比較,落在a點(diǎn)的小球飛行時(shí)間最

10、短 B.圖中三小球比較,落在c點(diǎn)的小球飛行過(guò)程速度變化最大 C.圖中三小球比較,落在c點(diǎn)的小球飛行過(guò)程速度變化最快 D.無(wú)論小球拋出時(shí)初速度多大,落到兩個(gè)斜面上的瞬時(shí)速度都不可能與斜面垂直 [解析] 圖中三個(gè)小球均做平拋運(yùn)動(dòng),可以看出a、b和c三個(gè)小球下落的高度關(guān)系為ha>hb>hc,由t=,得ta>tb>tc,又Δv=gt,則知Δva>Δvb>Δvc,A、B項(xiàng)錯(cuò)誤.速度變化快慢由加速度決定,因?yàn)閍a=ab=ac=g,則知三個(gè)小球飛行過(guò)程中速度變化快慢相同,C項(xiàng)錯(cuò)誤.由題給條件可以確定小球落在左邊斜面上的瞬時(shí)速度不可能垂直于左邊斜面,而對(duì)右邊斜面可假設(shè)小球初速度為v0時(shí),其落到斜面上的

11、瞬時(shí)速度v與斜面垂直,將v沿水平方向和豎直方向分解,則vx=v0,vy=gt,且需滿足==tanθ(θ為右側(cè)斜面傾角),由幾何關(guān)系可知tanθ=,則v0=gt,而豎直位移y=gt2,水平位移x=v0t=gt2,可以看出x=y(tǒng),而由題圖可知這一關(guān)系不可能存在,則假設(shè)不能成立,D項(xiàng)正確. [答案] D 遷移二 平拋運(yùn)動(dòng)與圓面組合 2.(2017·河北六校聯(lián)考)如圖所示,AB為豎直放置的半圓環(huán)ACB的水平直徑,O為半圓環(huán)圓心,C為環(huán)上的最低點(diǎn),環(huán)半徑為R,兩個(gè)質(zhì)量相同的小球分別從A點(diǎn)和B點(diǎn)以初速度v1和v2水平相向拋出,初速度為v1的小球落到a點(diǎn)所用時(shí)間為t1,初速度為v2的小球落到B點(diǎn)所用時(shí)

12、間為t2,a點(diǎn)高度大于b點(diǎn)高度,不計(jì)空氣阻力.則下列判斷正確的是(  ) A.兩小球的初速度一定有v1t2 C.不論v1和v2滿足什么關(guān)系,兩小球都不會(huì)垂直打在圓環(huán)上 D.若兩小球同時(shí)水平拋出,不論v1和v2滿足什么關(guān)系,兩小球都能在空中相遇 [解析] 兩小球平拋,由圖可知落在a點(diǎn)的小球的水平位移大于落在b點(diǎn)的小球的水平位移,落在a點(diǎn)的小球的豎直位移小于落在b點(diǎn)的小球的豎直位移,由x=vt,h=gt2,得t1v2,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;從拋出點(diǎn)開(kāi)始,任意時(shí)刻速度的反向延長(zhǎng)線必過(guò)水平位移的中點(diǎn),由此可知落在a、b點(diǎn)的小球的速度

13、反向延長(zhǎng)線不會(huì)過(guò)圓心,選項(xiàng)C正確;若速度過(guò)小,初速度為v1的小球落到C點(diǎn)左側(cè),初速度為v2的小球落到C點(diǎn)右側(cè),兩球一定不會(huì)相遇,選項(xiàng)D錯(cuò)誤. [答案] C 遷移三 平拋運(yùn)動(dòng)與豎直面組合 3.如圖所示為一同學(xué)制作的研究平拋運(yùn)動(dòng)的裝置,其中水平臺(tái)AO長(zhǎng)s=0.70 m,長(zhǎng)方體薄壁槽緊貼O點(diǎn)豎直放置,槽寬d=0.10 m,高h(yuǎn)=1.25 m,現(xiàn)有一彈性小球從平臺(tái)上A點(diǎn)水平射出,已知小球與平臺(tái)間的阻力為其重力的0.1倍,重力加速度取g=10 m/s2. (1)若小球不碰槽壁且恰好落到槽底上的P點(diǎn),求小球在平臺(tái)上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間; (2)若小球碰壁后能立即原速率反彈,為使小球能擊中O點(diǎn)正下方槽壁

14、上的B點(diǎn),B點(diǎn)和O點(diǎn)的距離hB=0.8 m,求小球從O點(diǎn)出射速度的所有可能值. [解析] (1)小球恰好落到P點(diǎn),設(shè)小球在O點(diǎn)拋出時(shí)的速度為v0,做平拋運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1,則有水平方向:d=v0t1 豎直方向:h=gt 解得v0=0.2 m/s 設(shè)小球在平臺(tái)上運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度大小為a,則0.1mg=ma 解得a=1 m/s2 設(shè)小球在A點(diǎn)出射時(shí)的速度為vA,在平臺(tái)上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t2,則從A到O,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得v-v=2as,vA-v0=at2 解得t2=1 s. (2)水平方向:2nd=v0t(n=1,2,3…) 豎直方向:hB=gt2 解得v0=0.5n m/s(n=1,2,3

15、…). [答案] (1)1 s (2)0.5n m/s(n=1,2,3…) 考向三 圓周運(yùn)動(dòng) [歸納提煉] 1.解決圓周運(yùn)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵 (1)正確進(jìn)行受力分析,明確向心力的來(lái)源,確定圓心以及半徑. (2)列出正確的動(dòng)力學(xué)方程F=m=mrω2=mωv=mr.結(jié)合v=ωr、T==等基本公式進(jìn)行求解. 2.抓住“兩類模型”是解決問(wèn)題的突破點(diǎn) (1)模型1——水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng),一般由牛頓運(yùn)動(dòng)定律列方程求解. (2)模型2——豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)(繩球模型和桿球模型),通過(guò)最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的速度常利用動(dòng)能定理(或機(jī)械能守恒)來(lái)建立聯(lián)系,然后結(jié)合牛頓第二定律進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析求解.  (

16、多選)如圖甲所示,輕桿一端與質(zhì)量為1 kg、可視為質(zhì)點(diǎn)的小球相連,另一端可繞光滑固定軸在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng).現(xiàn)使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),經(jīng)最高點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí),取水平向右為正方向,小球的水平分速度v隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖乙所示,A、B、C三點(diǎn)分別是圖線與縱軸、橫軸的交點(diǎn)、圖線上第一周期內(nèi)的最低點(diǎn),該三點(diǎn)的縱坐標(biāo)分別是1、0、-5.g取10 m/s2,不計(jì)空氣阻力.下列說(shuō)法中正確的是(  ) A.輕桿的長(zhǎng)度為0.5 m B.小球經(jīng)最高點(diǎn)時(shí),桿對(duì)它的作用力方向豎直向上 C.B點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻小球的速度為3 m/s D.曲線AB段與坐標(biāo)軸所圍圖形的面積為0.6 m [思路路線]  [解析

17、] 由題可知,A、B、C三點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)圓周運(yùn)動(dòng)的最高點(diǎn)、最右邊的點(diǎn)和最低點(diǎn).設(shè)桿的長(zhǎng)度為L(zhǎng),小球從A到C機(jī)械能守恒,有mv+2mgL=mv,所以L== m=0.6 m,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;若小球在A點(diǎn)恰好對(duì)桿的作用力為0,則m=mg,臨界速度v0==6.0 m/s>vA=1 m/s.由于小球在A點(diǎn)的速度小于臨界速度,所以小球在最高點(diǎn)時(shí)受桿豎直向上的支持力,選項(xiàng)B正確;小球從A點(diǎn)到B點(diǎn)有mv+mgL=mv,得vB== m/s,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;由于y軸表示的是小球在水平方向的分速度,所以曲線AB段與坐標(biāo)軸所圍圖形的面積表示小球從A點(diǎn)到B點(diǎn)在水平方向的位移,大小等于桿的長(zhǎng)度,即0.6 m,選項(xiàng)D正確. [答案]

18、 BD 豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的解題思路 (1)定模型:首先判斷是輕繩模型、輕桿模型還是外軌模型; (2)過(guò)最高點(diǎn)的條件:輕繩模型中物體在最高點(diǎn)的速度v≥,輕桿模型中物體在最高點(diǎn)的速度v≥0,外軌模型中物體在最高點(diǎn)的速度v≤; (3)研究狀態(tài):通常情況下豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)只涉及最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況; (4)受力分析:對(duì)物體在最高點(diǎn)或最低點(diǎn)時(shí)進(jìn)行受力分析,根據(jù)牛頓第二定律列出方程,F(xiàn)合=F向; (5)過(guò)程分析:應(yīng)用動(dòng)能定理或機(jī)械能守恒定律將初、末兩個(gè)狀態(tài)聯(lián)系起來(lái)列出方程. [熟練強(qiáng)化] 遷移一 水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng) 1.(多選)(2017·河北六校聯(lián)考)如圖所示,在勻速

19、轉(zhuǎn)動(dòng)的水平圓盤上,沿半徑方向放著用細(xì)線相連的質(zhì)量均為m的兩個(gè)物體A和B,它們分別位于圓心兩側(cè)、與圓心距離分別為RA=r,RB=2r,兩物體與圓盤間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ相同,最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)速加快到兩物體剛好未發(fā)生滑動(dòng)時(shí),下列說(shuō)法正確的是(  ) A.此時(shí)細(xì)線張力大小為3μmg B.此時(shí)圓盤的角速度為 C.此時(shí)A所受摩擦力方向沿半徑指向圓外 D.此時(shí)燒斷細(xì)線,A仍相對(duì)圓盤靜止,B將做離心運(yùn)動(dòng) [解析] 由題意可知,兩物體剛好未發(fā)生滑動(dòng)時(shí),A受背離圓心的靜摩擦力,B受指向圓心的靜摩擦力,其大小均為μmg.設(shè)此時(shí)細(xì)線的張力為T,圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω,由牛頓第二定律,對(duì)物體

20、A有:T-μmg=mω2r,對(duì)物體B有:T+μmg=mω2·2r,兩式聯(lián)立可解得T=3μmg,ω=,選項(xiàng)A、B、C正確;燒斷細(xì)線時(shí),A所需向心力大小為F=mω2r=2μmg>fm,所以物體A將相對(duì)圓盤發(fā)生滑動(dòng),選項(xiàng)D錯(cuò)誤. [答案] ABC 遷移二 豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的“桿模型” 2.(2017·河北保定一模)如圖所示,半徑為R的細(xì)圓管(管徑可忽略)內(nèi)壁光滑,豎直放置,一質(zhì)量為m直徑略小于管徑的小球可在管內(nèi)自由滑動(dòng),測(cè)得小球在管頂部時(shí)與管壁的作用力大小為mg,g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣?,則(  ) A.小球在管頂部時(shí)速度大小為 B.小球運(yùn)動(dòng)到管底部時(shí)速度大小可能為 C.小球運(yùn)動(dòng)到管底部時(shí)

21、對(duì)管壁的壓力可能為5mg D.小球運(yùn)動(dòng)到管底部時(shí)對(duì)管壁的壓力為7mg [解析] 小球在管頂部時(shí)可能與外壁有作用力,也可能與內(nèi)壁有作用力.如果小球與外壁有作用力,對(duì)小球受力分析可知2mg=m,可得v=,其由管頂部運(yùn)動(dòng)到管底部的過(guò)程中由機(jī)械能守恒有mv=2mgR+mv2,可以解出v1=,小球在底部時(shí),由牛頓第二定律有FN1-mg=m,解得FN1=7mg.如果小球與內(nèi) 壁有作用力,對(duì)小球受力分析可知,在最高點(diǎn)小球速度為零,其由管頂部運(yùn)動(dòng)到管底部的過(guò)程中由機(jī)械能守恒有mv=2mgR,解得v2=,小球在底部時(shí),由牛頓第二定律有FN2-mg=m,解得FN2=5mg.C對(duì),A、B、D錯(cuò). [答案] 

22、C 遷移三 豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的“繩模型” 3.(2017·廣東汕頭二模)如圖甲,小球用不可伸長(zhǎng)的輕繩連接后繞固定點(diǎn)O在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),小球經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的速度大小為v,此時(shí)繩子的拉力大小為T,拉力T與速度v的關(guān)系如圖乙所示,圖象中的數(shù)據(jù)a和b包括重力加速度g都為已知量,以下說(shuō)法正確的是(  ) A.?dāng)?shù)據(jù)a與小球的質(zhì)量有關(guān) B.?dāng)?shù)據(jù)b與圓周軌道半徑有關(guān) C.比值只與小球的質(zhì)量有關(guān),與圓周軌道半徑無(wú)關(guān) D.利用數(shù)據(jù)a、b和g能夠求出小球的質(zhì)量和圓周軌道半徑 [解析] 在最高點(diǎn)對(duì)小球受力分析,由牛頓第二定律有T+mg=m,可得圖線的函數(shù)表達(dá)式為T=m-mg,圖乙中橫軸截距為a,則

23、有0=m-mg,得g=,則a=gR;圖線過(guò)點(diǎn)(2a,b),則b=m-mg,可得b=mg,則=,A、B、C錯(cuò).由b=mg得m=,由a=gR得R=,則D正確. [答案] D 高考答題規(guī)范——平拋運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)的組合 [考點(diǎn)歸納] 處理平拋運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)組合問(wèn)題應(yīng)做好以下兩個(gè)分析 1.臨界點(diǎn)分析:對(duì)于物體在臨界點(diǎn)相關(guān)的多個(gè)物理量,需要區(qū)分哪些物理量能夠突變,哪些物理量不能突變,而不能突變的物理量(一般指線速度)往往是解決問(wèn)題的突破口. 2.運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析:對(duì)于物體參與的多個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程,要仔細(xì)分析每個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程做何種運(yùn)動(dòng).若為圓周運(yùn)動(dòng),應(yīng)明確是水平面的勻速圓周運(yùn)動(dòng),還是豎直平面的變速圓周運(yùn)動(dòng)

24、,機(jī)械能是否守恒;若為拋體運(yùn)動(dòng),應(yīng)明確是平拋運(yùn)動(dòng),還是類平拋運(yùn)動(dòng),垂直于初速度方向的力是哪個(gè)力. [典題示例] (20分)(2016·全國(guó)卷Ⅱ)輕質(zhì)彈簧原長(zhǎng)為2l,將彈簧豎直放置在地面上,在其頂端將一質(zhì)量為5m的物體由靜止釋放,當(dāng)彈簧被壓縮到最短時(shí),彈簧長(zhǎng)度為l.現(xiàn)將該彈簧水平放置,一端固定在A點(diǎn),另一端與物塊P接觸但不連接.AB是長(zhǎng)度為5l的水平軌道,B端與半徑為l的光滑半圓軌道BCD相切,半圓的直徑BD豎直,如圖所示.物塊P與AB間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5.用外力推動(dòng)物塊P,將彈簧壓縮至長(zhǎng)度l,然后放開(kāi),P開(kāi)始沿軌道運(yùn)動(dòng).重力加速度大小為g. (1)若P的質(zhì)量為m,求P到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速

25、度的大小,以及它離開(kāi)圓軌道后落回到AB上的位置與B點(diǎn)之間的距離; (2)若P能滑上圓軌道,且仍能沿圓軌道滑下,求P的質(zhì)量的取值范圍. [審題指導(dǎo)] 第一步 讀題干—提信息 題干 信息 1)當(dāng)彈簧被壓縮到最短時(shí) 說(shuō)明此時(shí)物體速度為零. 2)將彈簧壓縮至長(zhǎng)度l 說(shuō)明此時(shí)彈性勢(shì)能與彈簧豎直放置時(shí)(彈簧長(zhǎng)度也為l)相等. 3)光滑半圓軌道 屬于“繩模型”,最高點(diǎn)時(shí)速度vD滿足vD≥. 4)它離開(kāi)圓軌道后落回到AB上的位置與B點(diǎn)之間的距離 離開(kāi)圓軌道后做平拋運(yùn)動(dòng). 第二步 審程序—順?biāo)悸? ? ?P的質(zhì)量取值范圍. [滿分答案] (1)依題意,當(dāng)彈簧豎直放

26、置,長(zhǎng)度被壓縮至l時(shí),質(zhì)量為5m的物體的動(dòng)能為零,其重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能.由機(jī)械能守恒定律,彈簧長(zhǎng)度為l時(shí)的彈性勢(shì)能Ep=5mgl①(1分) 設(shè)P的質(zhì)量為M,到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大小為vB,由能量守恒定律得 Ep=Mv+μMg·4l②(2分) 聯(lián)立①②式,取M=m并代入題給數(shù)據(jù)得vB=③(2分) 若P能沿圓軌道運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn),其到達(dá)D點(diǎn)時(shí)的向心力不能小于重力,即P此時(shí)的速度大小v應(yīng)滿足-mg≥0④(1分) 設(shè)P滑到D點(diǎn)時(shí)的速度為vD,由機(jī)械能守恒定律得 mv=mv+mg·2l⑤(2分) 聯(lián)立③⑤式得vD=⑥(2分) vD滿足④式要求,故P能運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn),并從D點(diǎn)以速度vD水平射出

27、.設(shè)P落回到軌道AB所需的時(shí)間為t,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得2l=gt2⑦(1分) P落回到AB上的位置與B點(diǎn)之間的距離為s=vDt⑧(1分) 聯(lián)立⑥⑦⑧式得s=2l⑨(2分) (2)為使P能滑上圓軌道,它到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度不能小于零.由①②式可知5mgl>μMg·4l⑩(2分) 要使P仍能沿圓軌道滑回,P在圓軌道上的上升高度不能超過(guò)半圓軌道的中點(diǎn)C.由機(jī)械能守恒定律有Mv≤Mgl?(2分) 聯(lián)立①②⑩?式得m≤M

28、是要用整體法和隔離法相結(jié)合求解的題目,一定要注意研究對(duì)象的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化問(wèn)題). (2)畫出受力分析圖、電路圖、光路圖或運(yùn)動(dòng)過(guò)程的示意圖. (3)說(shuō)明所設(shè)字母的物理意義. (4)說(shuō)明規(guī)定的正方向、零勢(shì)點(diǎn)(面). (5)說(shuō)明題目中的隱含條件、臨界條件. (6)說(shuō)明所列方程的依據(jù)、名稱及對(duì)應(yīng)的物理過(guò)程或物理狀態(tài). (7)說(shuō)明所求結(jié)果的物理意義(有時(shí)需要討論分析). [滿分體驗(yàn)] 如圖所示,水平傳送帶的右端與豎直面內(nèi)的用光滑鋼管彎成的“9”形固定軌道相接,鋼管內(nèi)徑很?。畟魉蛶У倪\(yùn)行速度為v0=6 m/s,將質(zhì)量m=1 kg的可看作質(zhì)點(diǎn)的滑塊無(wú)初速地放到傳送帶A端,傳送帶長(zhǎng)度為L(zhǎng)=12 m,

29、“9”字全高H=0.8 m,“9”字CDE部分圓弧半徑為R=0.2 m的圓弧,滑塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.3,取重力加速度g=10 m/s2. (1)求滑塊從傳送帶A端運(yùn)動(dòng)到B端所需要的時(shí)間; (2)求滑塊滑到軌道最高點(diǎn)D時(shí)對(duì)軌道作用力的大小和方向; (3)若滑塊從“9”形軌道F點(diǎn)水平拋出后,恰好垂直撞在傾角θ=45°的斜面上的P點(diǎn),求P、F兩點(diǎn)間的豎直高度h. [解析] (1)滑塊在傳送帶上加速運(yùn)動(dòng)時(shí),由牛頓第二定律有μmg=ma 解得:a=μg=3 m/s2 加速到與傳送帶共速的時(shí)間t1==2 s 2 s內(nèi)滑塊的位移x1=at=6 m 之后滑塊做勻速運(yùn)動(dòng)的位移x2=L-x1=6 m 所用時(shí)間t2==1 s 故t=t1+t2=3 s (2)滑塊由B運(yùn)動(dòng)到D的過(guò)程中由動(dòng)能定理得: -mgH=mv-mv 在D點(diǎn):FN+mg=m 解得:FN=90 N,方向豎直向下 由牛頓第三定律得:滑塊對(duì)軌道的壓力大小是90 N,方向豎直向上 (3)滑塊由B運(yùn)動(dòng)到F的過(guò)程中由動(dòng)能定理得: -mg(H-2R)=mv-mv 滑塊撞擊P點(diǎn)時(shí),其速度沿豎直方向的分速度為:vy= 豎直方向有:v=2gh 解得:h=1.4 m. [答案] (1)3 s (2)90 N 方向豎直向上 (3)1.4 m 17

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